JP2018206761A - 蓄電池を有する家庭用機器の動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】先行技術の方法と家庭用機器をそれぞれ向上させ、蓄電池の充電維持モードを無くし、それにもかかわらず使用時刻に必要とされる充電量が利用できるようにする。【解決手段】本発明は蓄電池（２）を有する家庭用機器（１）の動作方法に関する。本発明では、蓄電池（２）を充電するための充電動作の充電開始時刻が所定の複数の状態に依存して制御される。充電維持モード無しに蓄電池（２）の必要な充電量を確保するために、家庭用機器（１）の充電時間と所定の使用時刻とに応じて充電開始時刻を制御することが提案される。【選択図】図１

Description

本発明は蓄電池を有する家庭用機器の動作方法に関する。本発明では、蓄電池を充電するための充電動作の充電開始時刻が所定の複数の状態に依存して制御される。

本発明は、さらに、蓄電池と、その蓄電池の充電動作の充電開始時刻を制御するための制御・評価装置とを有する家庭用機器に関する。

上記タイプの方法と家庭用機器は、先行技術から公知である。

本発明に関して、家庭用機器は、例えば、電気掃除機、湿式拭取り装置および／またはそれらの組合せ、電動駆動式台所機器、電動駆動式ツール、研削および／または研磨装置、芝刈り機などのような清掃装置である。また、これは、特に、例えば掃除用ロボット、拭取りロボット、芝刈りロボット、研磨ロボットなどの形の自走式家庭用機器を含む。

充電ステーションおよび／または充電ネットワークによって家庭用機器の蓄電池を充電することが知られている。そこでは充電開始時刻は所定の複数の状態に従って制御される。

例えば、特許文献１は、電気掃除機のための充電開始時刻の制御を開示する。そこでは、充電開始時刻は、例えば、夜間の割り引かれた電気料金を使用するために、または太陽光発電システムのエネルギー生成に依存して変化するために、毎日同時刻である。

さらに、例えば、特許文献２は、一体化された充電ステーションと手持ち工具を備えた工具ケースを開示する。そこでは工具ケースが開いたり、閉じたりするときに充電開始時刻が始まり、充電速度は高速充電動作と標準充電動作の間で変えられる。

特開２００４−３０５４９５号公報 国際公開第２０１６／１４６１９４ Ａ１号パンフレット

これらの公知の解決法の欠点は、蓄電池の充電が特定の時刻に始まるように制御されており、充電維持モードにおいて最大容量を維持するために完全充電動作の完了後に蓄電池が連続的に再充電されなければならないことである。充電維持モードは、蓄電池の耐用年数を減少させる。

上記先行技術に基づいて、本発明はこのタイプの方法を使って上述した方法と家庭用機器をそれぞれ向上させ、蓄電池の充電維持モードを無くし、それにもかかわらず使用時刻に必要とされる充電量が利用できるようにすることを目的とする。

本目的を達成するために、本発明は、家庭用機器の充電時間と所定の使用時刻とに応じて充電開始時刻を制御することを提案する。

本発明によれば、今、家庭用機器の使用時刻になったとき、すなわち家庭用機器が使用されるべきである時刻に充電動作が完全に完了されるように、蓄電池の充電動作が始まる充電開始時刻はスケジュールされ、特に遅らせられる。従って、蓄電池が予定された使用時刻に必要な充電量に充電され、従って充電維持モードがもはや必要とされないように、充電動作の充電開始時刻は予定された使用時刻に応じて規定される。その結果として、本発明は、蓄電池における充電維持モードの悪影響、すなわち充電維持モードによって引き起こされて加速される経年劣化プロセスに起因する蓄電池の耐用年数の減少を無くする。さらに、充電維持モードを必要とすることなく、家庭用機器が使用される時刻に充電量が正確に確保されるので、特に省電力の方法で必要な充電量を利用できる。充電開始時刻は、家庭用機器の充電時間と使用時刻を考慮して家庭用機器の制御装置によって、またはその代わりに特に家庭用機器と外部制御装置の間に確立された通信リンクを介して家庭用機器にアクセスする外部制御装置によって、制御されることができる。さらにまた、充電開始時刻は、家庭用機器の制御装置と外部制御装置の間の相互作用に基づいて、特にデータ交換を実行することによって、制御されることができる。

特に、必要な充電量に達するために予期される充電時間を計算することが提案される。遅らされる充電開始時刻を計算するためには、予期される充電時間は、家庭用機器が必要とされるときに充電時間が完全に完了されるように、家庭用機器が必要とされる既知の使用時刻から推論されなければならない。必要な充電時間は、必要な充電量と、蓄電池が既に充電されている可能性がある割合とを考慮して計算される。家庭用機器の使用時刻は、充電開始時刻に基づいて計算された充電時間の加算によって求められる。

さらに、家庭用機器の所定の複数の使用時刻および／または複数の動作モードを含む家庭用機器の使用スケジュールに基づいて使用時刻を決定することが提案される。使用スケジュールは、家庭用機器のメモリ内に、または家庭用機器の外部に配置されたメモリ内に記憶されることができる。例えば、使用スケジュールは、家庭用機器が使用される季節、月、平日、時間などを持ったカレンダーに関するデータベースを含む。使用スケジュールは、特に、住居の異なる部屋における家庭用機器の使用を含むことができる。さらにまた、例えば、省電力モードでの掃除動作、部屋または住居などの特に汚れた領域を掃除するための局所掃除動作のような家庭用機器の動作モードを使用スケジュール内に保存することができる。充電開始時刻を計算するために、評価・制御装置は、この使用スケジュールにアクセスし、家庭用機器の次の使用時刻がいつ予定されているか、および該当する場合には予定される使用時刻をチェックし、充電開始時刻、すなわち充電時間を考慮して予定される使用時刻に充電動作を正確に完了させるために蓄電池の充電動作が始まらなければならない時刻を計算する。特にまた、家庭用機器の使用スケジュールは外部の通信装置に記憶されており、データ通信、好ましくは無線通信がこの目的のために使用されることができる。外部通信装置は、例えば、携帯電話、タブレットコンピュータ、ラップトップなどで構成されることができる。

さらに、家庭用機器の以前の複数の使用時刻および／または複数の動作モードの決定された使用パターンに基づいて使用スケジュールを準備し、および／または処理することが提案される。使用スケジュールを準備するために、家庭用機器の以前の複数の使用時刻および／または複数の動作モードが保存され、解析され、複数のデータに基づいて家庭用機器の使用パターンを見つける。使用パターンは、日、時間および使用された家庭用機器の機能に関する情報を含み、例えば、この情報はカレンダー形式で記憶され、妥当な場合には見つけられた使用パターンの繰り返しの可能性を示す確率情報と共に記憶される。使用パターンは、例えば、過去に繰り返し使用された掃除ロボットの掃除プロセス、特に、ある時間、および該当する場合には、清掃装置が使用されたある動作モードを含むことができる。この使用スケジュールとそこに記憶されている使用パターンとに基づいて、家庭用機器の次の使用がいつ予定されているか、およびどのタイプの使用が必要であるかを決定することができる。この情報によって、タイムリーなやり方で蓄電池を充電するために、計算されたまたは知られている充電時間で充電動作がいつ開始されなければならないかを再計算することができる。

使用スケジュールが、家庭用機器のユーザーによって準備され、および／または処理され、および／または使用スケジュールが、家庭用機器の操作装置によって、または家庭用機器に通信可能につながれている外部装置によって準備され、および／または処理されることが提案される。使用スケジュールは、例えば、家庭用機器のキーボードまたはタッチスクリーンのような操作装置によって入力されることができる。その代わりに、また、家庭用機器のユーザーは、外部装置、例えば、リモコン装置またはスマートホンやタブレットコンピュータのような携帯通信装置によって対応する情報を入力することができる。さらにまた、例えば、家庭用機器の評価・制御装置が使用スケジュールを準備し、処理するために使用パターンを解析し、使用することで、使用スケジュールの自動化された準備と処理、特に更新が考えられる。この場合には、ユーザーによる手入力が要求されるのではなくて、むしろ家庭用機器が再び使用されるたびごとに、使用スケジュールは更新され、または少なくともチェックされる。また、使用スケジュールの準備と処理、特に使用時刻の登録は、家庭用機器の外部に配置されており、家庭用機器への、例えばＷＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅを介した無線通信チャネル、または有線通信チャネル、例えば電力線ＬＡＮを有する中央ユニットによって実行されることができる。中央ユニットは、ローカルユニットの形で、またはウェブサーバシステム（クラウド）の形で実現されることができる。

複数の外部環境のパラメータ、特に天気データを考慮して使用時刻を予め規定することが考えられる。さらに、ユーザーの活動予定を含むユーザーカレンダーを考慮して使用時刻を予め規定することが考えられる。本実施形態によれば、家庭用機器の外部の状態に関して外部情報が使用される。例えば、これは、現在の天気の状況に関する情報、建物の汚れの程度に関する情報などであることができる。この情報に基づいて、家庭用機器の使用時刻をスケジュールすることができ、特に家庭用機器の使用間隔または動作時間を制御することができる。例えば、雨天時には、清掃されるべき建物が特に汚れており、人々が建物内などにいることがより起こりそうである。この目的のために、家庭用機器または使用スケジュールを計算する制御・評価装置は、気象情報を利用できる外部サーバにアクセスすることができる。ユーザーの活動予定を含むユーザーカレンダーに基づいて使用時刻を規定することは特に有利である。このユーザーカレンダに基づいて、例えば、ユーザーが建物内にいるとき、そのユーザーがどの部屋に最もいる可能性が高いか、そのユーザーがプロセスの中でどの活動を実行するか、またはユーザーがいつ帰宅するかを決定することができる。掃除ロボットの場合には、ユーザーが建物内にいない間に家庭用機器を使用することが有利であることができる。対照的に、例えば、家庭用機器が台所用電化製品であるならば、例えば調理プロセスの始まりに家庭用機器が誤動作した場合、ユーザーが家にいて介入できるときに家庭用機器を使用することが有利であることができる。従って、例えば掃除ロボット、台所用電化製品や他の電化製品のような異なる家庭用機器の使用時刻は、ユーザーカレンダーにおける情報と共にかなり異なってスケジュールされることができる。これは、同時にまた、家庭用機器の蓄電池の充電動作が使用時刻に終えられることを確実にするために最適な充電開始時刻に影響を及ぼす。

必要とされる充電量が蓄電池の最大容量であることが提案される。その結果、充電動作の充電時間は、いつも蓄電池の最大容量、すなわち蓄電池の満充電に対して計算される。従って、たとえ蓄電池に蓄えられるエネルギーの一部のみが家庭用機器の使用予定のために必要とされても、必要とされる充電量は、いつも最大充電容量であると見なされる。

さらに、家庭用機器の使用予定のエネルギー需要に基づいて必要とされる充電量を計算することが考えられる。本実施形態では、蓄電池は、使用予定のために必要とされる限り充電されるのみである。必要な充電量は、計算されたエネルギー需要に基づいて求められる。エネルギー需要は、家庭用機器のタイプ、特にそのモーター出力、例えば省エネモードまたはエネルギー大量消費動作モードのような動作モード、および予定された使用、すなわち家庭用機器によって実行されるべき仕事に依存する。例えば、使用予定が部屋のある部分的なエリアを掃除するための局所掃除モードを含むならば、予定された仕事全体を終えるために蓄電池の最小の充電状態が、この掃除モードのエネルギー需要に基づいて計算されることができる。家庭用機器が同一または異なるワークタスクを連続してまたは短い時間間隔で実行しなければならないならば、総エネルギー需要を計算することができ、次に必要な充電量を決めることができる。従って、蓄電池は、その充電動作の間に完全に充電される必要はない。さらに、常に家庭用機器の少なくとも制限された動作を可能にするために、蓄電池の最小の充電量を蓄えておくことが有利である。このようにして、家庭用機器をすぐさま使用することができる。最小充電量は、しきい値の問い合わせによって維持されることができる。充電量がしきい値を下回ると、予定された使用時刻でなくても蓄電池の充電動作が実行される。最小充電量は、例えば、突然の汚れが生じたときに清掃装置で自発的な掃除動作が実行されることを保証する。

さらに、必要な充電量に達するための予期される充電時間を、現在の充電量に基づいて、および／または蓄電池の現在の状態、特に蓄電池の年齢に基づいて決定することが提案される。予定される使用を実行するために必要な望まれる充電量に到達するために要する時間は、蓄電池の現在の充電量、すなわちその現在の充電状態に応じて異なる。例えば、蓄電池がまだ半分充電されているならば、必要な充電時間はほぼ完全に放電された蓄電池よりも短い。他の要因は蓄電池の現在の状態であり、それは特に蓄電池の動作年齢の進行で変わる。従って、予期される充電時間に関する情報を得るために、定期的に蓄電池の状態を調べることは特に有利である。従って、充電動作を制御する制御・評価装置は、蓄電池の現在の状態に関する情報、例えば、現在まだ到達できる蓄電池の最大充電容量に関する情報や、経年劣化状態に関する情報などを受信し、この情報に基づいて望まれる充電量に達するまで蓄電池の充電動作がどのくらい続くであろうかを計算することができる。蓄電池の現在の充電量、到達できる最大充電容量および／または年齢に関する情報は、連続的に、または一定の時間間隔ごとに登録されることができる。

上述した家庭用機器の動作方法に加えて、本発明は、さらに、蓄電池と、当該蓄電池の充電動作の充電開始時刻を制御するための制御・評価装置とを有する家庭用機器を提案する。制御・評価装置は、上述した実施形態の１つに従う方法を実行するために設計され、実現されている。家庭用機器は、例えば、清掃装置、台所用電化製品、草刈りロボット、研磨装置、窓掃除装置、または蓄電池を有する他の装置のような異なる装置であることができる。 特に、本発明の家庭用機器は、自走式家庭用機器、特に掃除用ロボット、拭取りロボット、芝刈りロボットなどである。

システムとの関連で、家庭用機器は、家庭用機器の蓄電池を充電するために適した充電ステーションと互換性がある。そのシステムにおいて、制御・評価装置は家庭用機器または充電ステーションのいずれかに割り当てられており、家庭用機器と充電ステーションはお互いに通信可能に有利につながれている。上述した使用スケジュールを記憶するためのメモリは、家庭用機器のメモリ、充電ステーションのメモリ、外部装置またはウェブサーバのメモリであることができる。家庭用機器、または家庭用機器と充電ステーションまたは外部装置または外部メモリで構成されるシステムの他の特徴と利点は、本方法に関する前述の記載から集められることができる。

本発明は、以下に典型的な実施形態に関してより詳細に説明される。

家庭用機器、充電ステーション、外部装置およびウェブサーバで構成されるシステムを示す。

図１は、この場合には自走式掃除ロボットの形で実現される家庭用機器１を示す。家庭用機器１は、特に、とりわけ図示される側面ブラシを含む複数の清掃要素８を有する掃除用ロボットで構成される。家庭用機器１は、通常、家庭用機器１が１つ以上の部屋の中で動くことができる駆動車輪を有する。この場合、さらに、家庭用機器１は、障害物からの距離を測定し、建物内で家庭用機器１のナビゲーションに役立つ距離測定装置９、例えば三角測量装置を備える。家庭用機器１は、蓄電池２、操作装置４およびメモリ７を有する。この場合、操作装置４はタッチセンサー式ディスプレイ、すなわちタッチスクリーンで構成され、これを用いてユーザーは家庭用機器１に入力とコマンドを送信することができる。その代わりに、または追加として、また、操作装置４は、入力を実現することができるキー、ボタン、回転ダイヤルなどを有してもよい。

図示されない通信装置が、外部装置５、この場合には携帯電話機と、家庭用機器１の蓄電池２を充電する役目を果たす充電ステーション１１と、この場合にはウェブサーバで利用できるメモリ１０とに、無線で家庭用機器１をつなぐ。通常、充電ステーション１１で蓄電池２を充電できるように、特に自分自身で充電ステーション１１に動くことによって、家庭用機器１は充電ステーション１１に接続されることができる。このために、家庭用機器１と充電ステーション１１は、対応する電気接点または妥当な場合にはインダクティブ方式の充電装置を有する。

決して制限的な意味で解釈されるべきではないが、ここで示される典型的な実施形態によれば、ユーザーカレンダー６が外部メモリ１０に記憶されており、そのユーザーカレンダー６は平日についてリストアップされたユーザーの活動、例えば、ミーティング、医者の予約、クラブ活動の日付などを含むユーザーの予約カレンダーである。さらに、家庭用機器１の内部メモリ７は、家庭用機器１の使用スケジュール３を有する。使用スケジュール３は、カレンダーの形式で予定されている、および／または繰り返される家庭用機器１の複数の使用時刻を含む。

本発明に係る家庭用機器１の動作方法によれば、家庭用機器１が住居の１つ以上の部屋の中で真空掃除動作を実行しなければならない複数の日付が、家庭用機器１の使用スケジュール３に記憶されることが提案される。例えば、使用スケジュール３はある平日、この例では次の月曜日におけるある部屋、この例では台所の真空掃除動作を規定する。予定された使用時刻は、例えば午前１０時に設定される。家庭用機器１の蓄電池２が必要な充電量を有すること、好ましくはこの予定された使用時刻に蓄電池２が完全に充電されていることを確実にするために、蓄電池２を完全に充電するために必要な予期される充電時間が計算される。充電時間を計算するために、家庭用機器１の制御・評価装置は、蓄電池２の現在の充電量に関する情報を要求し、妥当な場合には存在する複数のエラー状態、または家庭用機器１の進行する経年劣化状態によって引き起こされる充電時間の複数の遅れに関する情報を要求する。それから、充電動作の中で相殺される充電量の差が、蓄電池２の望まれる充電量と現在の充電量の間の差から計算される。続いて、充電動作のための充電ステーション１１の電力出力を考慮して充電時間がどのくらいの間続くことが予期されるかが計算される。それから、予定された使用時刻に基づいて、全充電時間の終了後にその予定された使用時刻にタイムリーに終えられるために充電動作がいつ開始されなければならないか再計算される。例えば、２時間の充電時間が計算されるならば、充電開始時刻は午前８時に設定されなければならない。今、家庭用機器１の制御・評価装置は、家庭用機器１が充電ステーション１１で充電されるための時刻に充電ステーション１１に動くように、家庭用機器１を制御する。このようにして、蓄電池２が時期尚早に充電されることが防止され、全充電動作の終了後、および家庭用機器１の使用時刻に達する前に充電維持モードになる必要が無くなる。

さらに、蓄電池２の充電動作に対する充電開始時刻を制御するために家庭用機器１が外部装置５および／または外部メモリ１０と通信する修正された複数の実施形態が、家庭用機器１のこの典型的な使用法に基づいて考えられる。例えば、家庭用機器１の複数の使用時刻および／または複数の動作モードに関する情報が、メモリ７内またはその代わりに外部メモリ１０内に記憶され、繰り返される使用パターンに関して解析されることが考えられる。例えば、使用パターンは、家庭用機器１のある動作モードがある時刻に繰り返されるという結果に関する情報を含むことができる。この情報に基づいて、近い将来における家庭用機器１の次回の使用に関する情報を提供する、家庭用機器１の使用スケジュール３が準備、または更新される。さらに、ウェブサーバ、または外部装置５、この例では携帯電話上の外部メモリ１０は、予約、および特にユーザーが不在である時間を含むユーザーカレンダー６を有することができる。家庭用機器１の次回の使用の予定を決める、またはそれを規定するために、および従って蓄電池２を充電するための充電開始時刻を計算するために、ユーザーカレンダー６における情報は使用スケジュール３と結びつけられることができる。また、使用スケジュール３とユーザーカレンダー６は共通のカレンダーに統合されることができる。さらに、また、例えば現在の天気の状況などのような他の情報が使用されることができる。例えば繰り返される使用パターンに基づいて自動的に使用スケジュール３を準備することに加えて、また、家庭用機器１の操作装置４によって、または外部装置５によってユーザーが手動で入力することが考えられる。例えば、これらの入力は、使用スケジュール３内でユーザーが補完する複数の使用時刻を含むことができる。家庭用機器１の複数の使用が短い時間間隔内に予定されるならば、連続的な使用を最適に実行するための全体のエネルギー需要が計算されることができる。それから、蓄電池２の必要な充電量が、計算された全体のエネルギーに基づいて決定されることができる。これは、同様に、最初の動作の開始に先立って蓄電池２を時間内に充電するために守られるべき必要な充電時間と充電開始時刻を規定する。

１…家庭用機器
２…蓄電池
３…使用スケジュール
４…操作装置
５…外部デバイス
６…ユーザーカレンダー
７…メモリ
８…清掃要素
９…距離測定デバイス
１０…外部メモリ
１１…充電ステーション

Claims (8)

1. 蓄電池（２）と、当該蓄電池（２）の充電動作の充電開始時刻を制御するための制御・評価装置とを有する家庭用機器（１）の動作方法であって、
   前記蓄電池（２）を充電するための充電動作の充電開始時刻が、所定の複数の状態に依存して制御され、
   使用時刻に達するときに充電動作が完全に完了しているように、前記充電開始時刻が充電時間と家庭用機器（１）の所定の使用時刻とに依存して制御され、
   家庭用機器（１）の使用予定に対するエネルギー需要に基づいて、必要な充電量に達するための予期される充電時間が計算され、必要な充電量が計算される、
   ことを特徴とする家庭用機器（１）の動作方法。
2. 使用時刻が、使用スケジュール（３）に基づいて決定され、当該使用スケジュール（３）が家庭用機器（１）の所定の複数の使用時刻および／または複数の動作モードを含むことを特徴とする請求項１に記載の家庭用機器（１）の動作方法。
3. 前記使用スケジュール（３）が、家庭用機器（１）の以前の複数の使用時刻および／または複数の動作モードの決定された使用パターンに基づいて準備され、および／または処理されることを特徴とする請求項２に記載の家庭用機器（１）の動作方法。
4. 前記使用スケジュール（３）が、家庭用機器（１）のユーザーによって準備され、および／または処理され、
   および／または前記使用スケジュール（３）が、家庭用機器（１）の操作装置（４）によって、または家庭用機器（１）に通信可能につながれている外部装置（５）によって準備され、および／または処理される、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の家庭用機器（１）の動作方法。
5. 前記使用時刻が、複数の外部環境のパラメータ、特に天気データおよび／またはユーザーの活動予定を含むユーザーカレンダー（６）を考慮して予め規定されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の家庭用機器（１）の動作方法。
6. 必要とされる充電量が、前記蓄電池（２）の最大容量であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の家庭用機器（１）の動作方法。
7. 必要な充電量に達するための予期される充電時間が、現在の充電量に基づいて、および／または前記蓄電池（２）の現在の状態、特に前記蓄電池（２）の年齢に基づいて決定されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の家庭用機器（１）の動作方法。
8. 蓄電池（２）と、当該蓄電池（２）の充電動作の充電開始時刻を制御するための制御・評価装置とを有する家庭用機器（１）であって、
   前記制御・評価装置が、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の動作方法を実行するために設計され、実現されていることを特徴とする家庭用機器（１）。

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